Изучение неандертальской ДНК в современных людях с помощью стволовых клеток и органоидов
Технологии, позволяющие превращать линии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) человека в органоиды, изменили подход к изучению процессов развития. Теперь учёные применяют эту технологию для исследования влияния неандертальской ДНК на развитие. Результаты опубликованы 18 июня в журнале Stem Cell Reports.
«Использование линий iPSC для изучения функций архаичной человеческой ДНК — это неиспользованный, но очень интересный подход», — говорит старший автор Дж. Грей Кэмп из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка (Германия) и Базельского университета (Швейцария). — «Никто никогда не мог посмотреть, какую роль играет неандертальская ДНК в процессе развития».
Исследования показывают, что около 2% геномов современных людей за пределами Африки состоит из неандертальской ДНК — наследия скрещивания десятки тысяч лет назад.
В новом исследовании команда использовала ресурсы международного консорциума Human Induced Pluripotent Stem Cells Initiative (HipSci), предоставляющего данные и клеточные линии для исследований. Практически все данные и линии HipSci получены от людей из Великобритании и Северной Европы. Учёные проанализировали эти клеточные линии на содержание неандертальской ДНК и аннотировали функциональные неандертальские варианты для каждой линии.
«Некоторые неандертальские аллели имеют относительно высокую частоту в этой популяции, — объясняет Кэмп. — Благодаря этому ресурс iPSC содержит определённые гены, гомозиготные по неандертальским аллелям, включая гены, связанные с цветом кожи и волос, которые широко распространены среди европейцев».
Команда Кэмпа использовала пять клеточных линий для создания мозговых органоидов и провела секвенирование РНК отдельных клеток для анализа их состава. Они показали, что эти транскриптомные данные можно использовать для отслеживания неандертальской РНК в процессах развития. «Это исследование, доказывающее принципиальную возможность использования этих ресурсов для изучения активности неандертальской ДНК в процессе развития, — говорит Кэмп. — Настоящая задача — увеличить количество линий в одном эксперименте, но это уже становится возможным».
Кэмп отмечает, что этот подход можно расширить для изучения других древних популяций, включая денисовцев, чьи гены в основном присутствуют у населения Океании. Его команда также планирует продолжить изучение неандертальских аллелей с использованием HipSci и других ресурсов. «Органоиды можно использовать для изучения ряда различных процессов развития и фенотипов, контролируемых неандертальской ДНК, включая кишечник и пищеварение, когнитивные и нейронные функции, а также иммунный ответ на патогены», — заключает он.
Исследователи создали веб-браузер с этой информацией, чтобы сделать данные легко доступными для будущих исследований.